巧借實(shí)驗(yàn)提升高中生化學(xué)素養(yǎng)

劉 莉

(江蘇省豐縣中學(xué) 221700)

眾多調(diào)查顯示，學(xué)生對(duì)化學(xué)實(shí)驗(yàn)有著濃厚的興趣，他們非?？释诨瘜W(xué)課堂上開(kāi)展化學(xué)實(shí)驗(yàn)，想親自探索知識(shí)的奧秘.因此，借助實(shí)驗(yàn)推進(jìn)化學(xué)課程教學(xué)是一個(gè)不錯(cuò)的方法，它很容易被廣大學(xué)生接受.

1 制作化學(xué)實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ?/h2>

化學(xué)很多知識(shí)都圍繞著分子、原子展開(kāi).化學(xué)選修——有機(jī)化學(xué)更是如此.對(duì)于這種微觀粒子，我們沒(méi)有辦法切實(shí)的看到它的形狀，難以理解它們的結(jié)構(gòu)和比例關(guān)系.那么，教師就可以引導(dǎo)學(xué)生們動(dòng)手做出實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ?，將這種微觀粒子放大，接受起來(lái)更容易.

例如高中化學(xué)“有機(jī)化合物”這一節(jié)的教學(xué).教師事先讓學(xué)生們拼團(tuán)購(gòu)買(mǎi)制作球棍模型的材料，以備上課需要.這時(shí)，為了讓學(xué)生了解碳碳單鍵、碳碳雙鍵和碳碳叁鍵的成鍵類型，教師和學(xué)生們一起動(dòng)手制作出它們的空間構(gòu)型.碳碳單鍵:碳原子與其他4個(gè)原子形成四面體結(jié)構(gòu).碳碳雙鍵:形成雙鍵的碳原子及與之直接相連的原子處于同一平面上.碳碳三鍵:形成鍵的碳原子及與之直接相連的原子處于同一直線上.為了加深學(xué)生的理解和記憶，隨后讓學(xué)生們繼續(xù)制作出甲烷、乙烯和乙炔這三個(gè)有機(jī)物的模型.學(xué)生們發(fā)現(xiàn)，甲烷呈現(xiàn)的是一個(gè)正四面體的形狀，乙烯呈現(xiàn)的是一個(gè)平面的形狀，乙炔是一個(gè)直線的形狀.學(xué)生形成了豐富的直觀印象.倘若，教師一直跟學(xué)生講單鍵、雙鍵和三鍵的定義，學(xué)生沒(méi)有辦法理解這三種成鍵方式的差別，自然更難以想象其他有機(jī)物的空間形狀.制作化學(xué)模型，學(xué)生可以把微觀的事物變得宏觀，通過(guò)觀察的方式可以提升自己的空間想象力，這也是化學(xué)思維的重要組成部分.

2 創(chuàng)新設(shè)計(jì)化學(xué)實(shí)驗(yàn)

創(chuàng)新設(shè)計(jì)化學(xué)實(shí)驗(yàn)的初衷是節(jié)約化學(xué)資源、傳播綠色環(huán)保的理念，提高學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí).最開(kāi)始，教師可以帶著學(xué)生們思考如何創(chuàng)新改進(jìn)化學(xué)實(shí)驗(yàn).慢慢的，教師引導(dǎo)學(xué)生自主創(chuàng)新設(shè)計(jì)化學(xué)實(shí)驗(yàn)，給予學(xué)生表現(xiàn)的舞臺(tái).

例如，高中化學(xué)“鐵、銅的獲取與應(yīng)用”這一節(jié)的教學(xué).教師為了培養(yǎng)學(xué)生的核心素養(yǎng)，設(shè)置了兩個(gè)教學(xué)任務(wù)：1.認(rèn)識(shí)鐵及其化合物的性質(zhì)，能以Fe2+、Fe3+的相互轉(zhuǎn)化為例，理解變價(jià)金屬元素的氧化還原反應(yīng)實(shí)質(zhì).2.能發(fā)現(xiàn)和提出有探究?jī)r(jià)值的氫氧化亞鐵的制備探究方案，進(jìn)行實(shí)驗(yàn)探究，培養(yǎng)科學(xué)研究的精神.教師和學(xué)生按照課本上的方案一同進(jìn)行了氫氧化亞鐵的制備.教師向NaOH溶液中滴加FeSO4.學(xué)生觀察到，溶液很快由灰綠色變成了紅褐色，很難觀察到白色沉淀.教師向?qū)W生們提問(wèn)，這是為什么呢？我們有沒(méi)有辦法改進(jìn)這個(gè)實(shí)驗(yàn)?zāi)?？學(xué)生思考之后給出了結(jié)論，二價(jià)鐵具有很強(qiáng)的還原性，很快會(huì)變成三價(jià)鐵，所以很難觀察到具體、明顯的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，要想辦法防止亞鐵離子被氧化.所以應(yīng)當(dāng)抑制二價(jià)鐵的還原性，不妨在溶液中加入一定量的鐵粉.可是鐵粉本身也是有顏色的，也會(huì)影響對(duì)于沉淀的觀察和分析.可以在溶液中加入半透膜，防止鐵粉和氫氧化亞鐵沉淀混合在一起.學(xué)生從化學(xué)原理出發(fā)，提出了實(shí)驗(yàn)創(chuàng)新的方法.這是學(xué)生們善于思考而得出的最終結(jié)論.

3 引進(jìn)學(xué)生實(shí)際生活

值得肯定的是，理論知識(shí)的產(chǎn)生背景是生活實(shí)際.所以理論知識(shí)可以很容易的和我們的生活接軌.在化學(xué)學(xué)習(xí)中引進(jìn)實(shí)際生活，可以激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的熱情.

例如蘇教版高中化學(xué)“化學(xué)能與電能”這一節(jié)的教學(xué).教師在新課導(dǎo)入時(shí)就嘗試引進(jìn)學(xué)生的生活實(shí)際.教師說(shuō)，“在我們?cè)谌粘Ｉ钪?，無(wú)時(shí)無(wú)刻都需要用電，那么電到底是怎么產(chǎn)生的呢？化學(xué)能和電能之間有什么關(guān)系呢？同學(xué)們?cè)诩依镉袥](méi)有觀察過(guò)遙控器里的電池，或者是老式手機(jī)里面那種大的、方塊的電池.有沒(méi)有比較淘氣的學(xué)生呢?誰(shuí)曾經(jīng)把遙控器里的堿性電池扣下來(lái)，拆開(kāi)過(guò)?看看里面到底是什么東西.其實(shí)，這就是本節(jié)課我們所需要學(xué)習(xí)的干電池，蓄電池和鋰離子電池.”在這些電池內(nèi)部，無(wú)時(shí)無(wú)刻都在進(jìn)行一些化學(xué)反應(yīng).也就是常說(shuō)的氧化還原反應(yīng).在氧化還原反應(yīng)中，電子從比較活潑的金屬負(fù)極，通過(guò)外電路流向較不活潑的金屬正極，所以就產(chǎn)生了電能.教師從生活中的常見(jiàn)電池出發(fā)，引進(jìn)了本節(jié)課原電池和原電池的構(gòu)成條件，然后再開(kāi)展有關(guān)的化學(xué)實(shí)驗(yàn).這時(shí)，教師在一個(gè)燒杯中倒入稀硫酸溶液，插入鐵片和銅片，用導(dǎo)線連接起來(lái)，學(xué)生們會(huì)對(duì)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象非常感興趣.如果教師在教學(xué)開(kāi)端沒(méi)有探討化學(xué)和生活的聯(lián)系，學(xué)生們一聽(tīng)到“原電池”、“氧化還原反應(yīng)”這幾個(gè)化學(xué)專業(yè)名詞，會(huì)覺(jué)得這節(jié)課的學(xué)習(xí)非常困難.看到實(shí)驗(yàn)中的鋅片、銅片和導(dǎo)線，可能覺(jué)得更加困難了.所以，引進(jìn)實(shí)際生活，在潛移默化中降低了知識(shí)的難度，學(xué)生會(huì)更容易接受.教師的課堂實(shí)驗(yàn)開(kāi)展得會(huì)更為順利.

4 合理設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)分組

有時(shí)，在一個(gè)實(shí)驗(yàn)中，有1～3個(gè)甚至是多個(gè)變量.那么，全班就可能要進(jìn)行3～4個(gè)化學(xué)實(shí)驗(yàn).教師需要對(duì)全班的同學(xué)進(jìn)行一個(gè)科學(xué)的分組，才能夠滿足對(duì)照實(shí)驗(yàn)的要求.為了保證實(shí)驗(yàn)開(kāi)展效率，教師要選擇切實(shí)可行的方式.

還是以高中化學(xué)“鐵、銅的獲取及應(yīng)用”這一課的教學(xué)為例.這節(jié)課，教師總共要進(jìn)行5個(gè)實(shí)驗(yàn).第1個(gè)實(shí)驗(yàn):用氫氧化鈉檢驗(yàn)亞鐵離子；第2個(gè)實(shí)驗(yàn):用氯水和KSCN檢驗(yàn)亞鐵離子；第3個(gè)實(shí)驗(yàn):用氫氧化鈉來(lái)檢驗(yàn)三價(jià)鐵離子；第4個(gè)實(shí)驗(yàn):用KSCN檢驗(yàn)三價(jià)鐵離子；第5個(gè)實(shí)驗(yàn):用氫氧化鈉檢驗(yàn)銅離子.如果每個(gè)學(xué)生每個(gè)實(shí)驗(yàn)都做的話，可能會(huì)浪費(fèi)大量的課堂時(shí)間和大量的化學(xué)資源.沒(méi)有必要，因此教師根據(jù)學(xué)生們的意愿，將全班同學(xué)分為5個(gè)組，分別進(jìn)行5個(gè)實(shí)驗(yàn).每個(gè)小組在做實(shí)驗(yàn)時(shí)還需要記錄實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象.首先要寫(xiě)出實(shí)驗(yàn)的化學(xué)方程式，然后記錄出詳細(xì)的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象.比如，在二價(jià)鐵離子的溶液中加入KSCN溶液，無(wú)明顯現(xiàn)象，但加入氯水溶液立即變成血紅色.用一個(gè)實(shí)驗(yàn)的時(shí)間，全班同學(xué)可以完成5個(gè)實(shí)驗(yàn)，剩下的時(shí)間可用于理論知識(shí)的學(xué)習(xí)，這樣的課堂安排會(huì)更為緊湊.有時(shí)，對(duì)于一些比較困難的實(shí)驗(yàn)，單獨(dú)一個(gè)學(xué)生沒(méi)有辦法完成實(shí)驗(yàn)，教師在分組還需要考慮每個(gè)學(xué)生的動(dòng)手情況.每組都分配1～2個(gè)動(dòng)手情況比較好的學(xué)生，再加入幾個(gè)動(dòng)作能力不是很好的學(xué)生.讓這樣優(yōu)秀的同學(xué)充分發(fā)揮引導(dǎo)作用，帶領(lǐng)學(xué)生一起努力，一起進(jìn)步.實(shí)驗(yàn)完成后，教師還可以小組為單位組織學(xué)生們反思、總結(jié).組內(nèi)成員在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中有沒(méi)有犯什么錯(cuò)誤？為什么會(huì)犯這些錯(cuò)誤？今后進(jìn)行同類實(shí)驗(yàn)時(shí)，應(yīng)該按照什么樣的步驟開(kāi)展？在操作時(shí)需要考慮什么問(wèn)題？等等.

5 改進(jìn)演示實(shí)驗(yàn)

教師通過(guò)改進(jìn)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)常常能夠提高演示試驗(yàn)的有效性、為訓(xùn)練學(xué)生的觀察力創(chuàng)造了比較新鮮直觀的感性材料,從而引導(dǎo)學(xué)生走進(jìn)創(chuàng)新的空間,并能啟迪學(xué)生獨(dú)立思考和創(chuàng)造的思想.而教師通過(guò)創(chuàng)新演示試驗(yàn)、不僅可以讓學(xué)生了解相關(guān)的有機(jī)化學(xué)基礎(chǔ)知識(shí),同時(shí)更提供了一種教育示范作用,以此訓(xùn)練學(xué)生不迷信書(shū)本，敢于用科學(xué)的方式實(shí)現(xiàn)創(chuàng)造的精神.

例如，在進(jìn)行氨與氯化氫反應(yīng)的演示實(shí)驗(yàn)的過(guò)程中.第一步準(zhǔn)備好一根使用過(guò)的廢熒光燈管高約75cm.將pH試紙放在75cm長(zhǎng)的玻璃紙膠帶上，然后放進(jìn)這個(gè)小燈管里面，然后在燈管的兩端分別放置一個(gè)小棉塞，棉塞上分別涂有濃氨水和濃鹽酸溶液，過(guò)一會(huì)引導(dǎo)學(xué)生觀察發(fā)生的現(xiàn)象.pH試紙從邊緣向中心逐漸變?yōu)榧t色，另一邊向中心逐漸變?yōu)樽兯{(lán)色，但變化的速度不同，濃鹽酸邊緣冒出約1/3的白煙.這個(gè)演示實(shí)驗(yàn)不僅可以觀察到氨與氯化氫的反應(yīng)，還可以觀察到氣體的運(yùn)動(dòng)速度和氣體的酸度.成功的演示實(shí)驗(yàn)不僅起到了示范作用，還激發(fā)了學(xué)生的創(chuàng)造力，培養(yǎng)了他們的創(chuàng)造精神和創(chuàng)造力.

6 改驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)為探索性實(shí)驗(yàn)

現(xiàn)在的中學(xué)新課程,改變了過(guò)去教科書(shū)描述問(wèn)題不夠全面的風(fēng)格、在許多科學(xué)實(shí)驗(yàn)中，無(wú)法提供具體的現(xiàn)象、解釋和結(jié)果.相反，有些實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)為以問(wèn)題或?qū)W習(xí)計(jì)劃的形式表達(dá)，學(xué)生必須根據(jù)實(shí)際研究填空、互動(dòng)、回答問(wèn)題.同時(shí)，他強(qiáng)調(diào)了學(xué)生對(duì)實(shí)踐研究活動(dòng)的積極態(tài)度和獨(dú)立思考能力，從而促使學(xué)生把實(shí)踐考察與理性思考集合在一起.

所以在新課標(biāo)理念的引導(dǎo)下,更應(yīng)該充分發(fā)掘?qū)W校課程實(shí)踐中的科學(xué)探索精神實(shí)驗(yàn),或更多地把試驗(yàn)性實(shí)踐變成了探索性實(shí)踐、在用心組織、潛心研究、創(chuàng)造新問(wèn)題情境、引導(dǎo)學(xué)生探索和與學(xué)生共同探索學(xué)習(xí),展示學(xué)生獲得科學(xué)知識(shí)的過(guò)程中.

例如在講原動(dòng)力電池設(shè)計(jì)時(shí),筆者首先給出了類似的一個(gè)題目：“家用手電筒中的動(dòng)力電池、蓄動(dòng)力電池、宇宙火箭中的高能動(dòng)力電池是怎樣生成能量的.”具有物理化學(xué)基礎(chǔ)知識(shí)的學(xué)生很快就會(huì)發(fā)現(xiàn)化學(xué)能可以轉(zhuǎn)化為電能.接著,讓學(xué)生使用了桌上供應(yīng)的一些藥物和各種物料：鐵塊、銅片、黑鉛棒、稀硫酸、硫酸銅晶體、水、蔗糖溶液、電流表、電線若干.需要學(xué)生設(shè)計(jì)原電池，驗(yàn)證外部電路、內(nèi)電線上工作情況，并得到輸出電壓，觀測(cè)在該設(shè)備上工作時(shí)所形成的現(xiàn)象.很顯然，這是一項(xiàng)具有挑戰(zhàn)性、富于創(chuàng)新的實(shí)驗(yàn)課題.通過(guò)學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)藥物和材質(zhì)進(jìn)行了嘗試選擇，并對(duì)實(shí)驗(yàn)條件加以合理控制，對(duì)現(xiàn)象加以仔細(xì)觀察和記憶,然后再由學(xué)生們根據(jù)實(shí)驗(yàn)實(shí)際情況，上述電池的電極材料、溶液組成、電極現(xiàn)象和電極反應(yīng)都涵蓋在了一起.

與其讓學(xué)生依葫蘆畫(huà)瓢的一邊閱讀一邊操作，還不如通過(guò)創(chuàng)造新情境和提供藥物和材料，讓學(xué)生學(xué)會(huì)仔細(xì)思考、操作，通過(guò)仔細(xì)觀察、詳細(xì)記憶，主動(dòng)根據(jù)實(shí)踐現(xiàn)象進(jìn)行分析，總結(jié),從而構(gòu)成了創(chuàng)新性探究課，學(xué)習(xí)者的思維也被激發(fā).對(duì)于提高實(shí)踐才能和創(chuàng)造力的發(fā)揮,有著重大的含義.通過(guò)改變“試驗(yàn)性”實(shí)驗(yàn)為“探究性”實(shí)驗(yàn)、不但能使學(xué)習(xí)者積極地進(jìn)參加實(shí)踐、還能促使學(xué)習(xí)者了解實(shí)踐的根本原理,既“知其然”又“知其之所以然”，把情感認(rèn)知提高到科學(xué)道德理性高程.“探究性”實(shí)驗(yàn)同時(shí)還創(chuàng)造了理論指導(dǎo)實(shí)踐、在全新情景下處理全新問(wèn)題的機(jī)會(huì)，從而培育了學(xué)習(xí)者的創(chuàng)造性思維能力.

總而言之，在化學(xué)課堂上安排實(shí)驗(yàn)?zāi)軌蛴行У呢S富課堂形式.教師督促學(xué)生在課堂上動(dòng)手、動(dòng)腦、動(dòng)口，一步一步的帶領(lǐng)學(xué)生認(rèn)識(shí)化學(xué)現(xiàn)象，學(xué)習(xí)化學(xué)知識(shí)，幫助學(xué)生培養(yǎng)良好的學(xué)習(xí)習(xí)慣，最終形成較高的化學(xué)學(xué)科素養(yǎng).